Geothermal-Lab

Die Ingenieurgeologie der Angewandten Geowissenschaften des KIT befasst sich seit 2001 mit den unterschiedlichsten Fragestellungen im Bereich der Geothermie und der Urbanen Wärmeinseln. Hierbei wurden mehr als 20 Forschungsprojekte bearbeitet, die vom Bund, dem Land Baden-Württemberg, sowie von der Industrie gefördert wurden. Neben der Untersuchung von innovativen Anwendungsfeldern und Technologien zur Nutzung der geothermischen Energie, wie z.B. von Wärmerohren und Mega-Erdkorbspirallösungen, ist ein Hauptaufgabenfeld die Erforschung und Entwicklung von Hinterfüllmaterialien für Erdwärmesonden, sowie die Qualitätssicherung beim Design, Bau und Betrieb von Erdwärmesondenfeldern.

Für Forschung und Lehre, sowie für die Kooperationen mit Industriepartnern ist das interdisziplinär angelegte Geothermie Lab mit umfangreichen Messinstrumenten und Versuchsanlagen ausgestattet, sodass ein breites Spektrum an Untersuchungsmethoden von kleinskaligen Gefügeuntersuchungen bis hin zu großmaßstäblichen Testfeldern abgedeckt werden können.

Thermal Response Test
Temperaturmessung mit Glasfaserkabel währen eines Thermal Response Test (TRT).

Laborgeräte

Durchflusszellen
Durchflusszellen mit Zubehör
Autoklav
Autoklav mit Steuerung

Dichte: In der Ingenieurgeologie ist die Dichte eine entscheidende Größe. Für ihre exakte Bestimmung stehen uns unterschiedliche Messmethoden zur Verfügung wie der Schlaggabelversuch zur Bestimmung dichteste/lockerste Lagerung (DIN 18126) sowie die Tauchwägung nach DIN EN ISO 17892-2.

Elektrokinetische Messzelle: Die Sanierung kontaminierte bindige Böden ist auch heute noch eine große Herausforderung. Die elektrokinetische Bodensanierung ist hierbei eine vielversprechende, wirksame Methode. Um standortspezifische Fragestellungen im Vorfeld einer Sanierung zu ermitteln, stehen elektrokinetische Messzellen zur Verfügung.

Enslin-Neff Gerät: Das Wasseraufnahmevermögen wird in unseren Enslin-Neff Geräten bestimmt.

Zustandsgrenzen/Konsistenzgrenzen: Zur Bestimmung der Zustandsgrenzen stehen uns ein Fallkegelgerät sowie Fließgrenzengeräte nach Casagrande zur Verügung.

Hydraulische Durchlässigkeit: Die Kenntnis der hydraulischen Durchlässigkeit ist neben der Hydrogeologie auch in der Ingenieurgeologie und Geothermie essentiell. Daher verfügen wir über unterschiedliche Messmethoden wie das Kast-Messgerät, das Luftpermeameter TinyPerm 3 sowie Triaxialmesszellen nach DIN 18130-1 um die hydraulische Durchlässigkeit zu bestimmen.

Kohlensoff Schwefel Gehalt: Zur Bestimmung des Kohlenstoff/Schwefelgehalts steht uns der Kohlensoff Schwefel Analysator CS500 von ELTRA zur verfügung.

Methylenblau-Adsorption: Zum Nachweis der quellfähigen Dreischichttonminerale in einem Boden verwenden wir die die Methylenblau-Adsorptionsmethode.

Glühverlust: Der Glühverlust wird in unserem Labor mit einem Muffeloffen nach DIN 18128 bestimmt.

Proctordichte: Zur Beurteilung der Lagerungsdichte eines Bodens dient als Bezugswert die Proctordichte die in unserem Labor nach DIN 18127 in der Proctorversuchseinrichtung durchgeführt wird.

Korndichte: Zur Bestimmung der Korndichte stehen uns zahlreiche Kapilarpyknometer zur Verfügung.

Porenöffnungsweite: Die Porenöffnungsverteilung ist eine entscheidende Größe bei allen ablaufenden Transportprozessen im Untergrund. Um das Porenspektrum zu bestimmen, verfügen wir über ein Quecksilberporosimeter AutoPore IV von Micromeritics.

Gesteinsfestigkeit: Zur Bestimmung der Festigkeit von Gesteinen stehen uns unterschiedliche Messverfahren wie Rahmenschergerät, triaxialer Druckversuch, Punktlastgerät, Schmidthammer, Flügelsonde und Penetrometer zur Verfügung.

Karbonatgehalt: Der Karbonatgehalt wird in unserem Labor nach DIN 18129 in einem CO2-Gasometer nach Scheibler bestimmt.

Batschversuche: Zur Durchführung von Schüttelversuche verfügen wir über Schütteltische sowie einen Überkopfschüttler.

Korngrößenverteilung: Zur Bestimmung der Korngrößenverteilung nach DIN 18123 besitzen wir eine Siebanlage sowie Aerometer.

Ultraschallmessgerät: Zur zerstörungsfreien Prüfung von Verfüllbaustoffen hinsichtlich Hohlstellen, Rissen, Frosteinwirkung, Festigkeit und Elastizitätsmodul verfügen wir über ein Ultraschallmessgerät von proceq (TICO).

Viskosität: Die Viskosität kann in unserem Labor mit dem Viskosimeter DV-II+ von Brookfield gemessen werden.

Wasserchemismus: Zur Bestimmung der Haupt- und Übergangselementen besitzen wir eine Flammen-AAS (Fa. Shimadzu, AA-7000) mit Autosampler und Microsampling sowie eine AAS von Perkin Elmer (3030B). Darüber hinaus steht uns ein Fotometer Nanocolor 500D zur Verfügung. Ferner können die physikochemische Parameter von Wässern wie pH-Wert, Redoxpotential und elektrische Leitfähigkeit mit WTW-Messgeräten gemessen werden.

Feldgeräte

Dichtebestimmung
Dichtebestimmung mit dem Stechnzylinder
Gesteinsfestigkeitsmessung mit dem Nadelpenetrometer
Gesteinsfestigkeitsmessung mit dem Nadelpenetrometer

Temperaturmessung: Es stehen mehrere Datenlogger (Ahlborn & Agilent Technologies) zur Temperaturmessung im Feld und Labor zur Verfügung. Hier können je nach Fragestellung PT-100, NTC sowie Thermoelemente angeschlossen werden. Ferner stehen 2 DTS-Messgeräte der Firma AP Sensing zur Verfügung. Um die Glasfaserkabel an die Standortbedingungen anpassen zu können, verfügen wir über ein Spleißgerät von Opternus.

Thermal Response Test: Wir verfügen über einen ERGT. Hierbei haben wir die Möglichkeit über ein leistungsstarkes Netzgerät die Heizleistung entsprechend der Bohrtiefe anzupassen. Für die Erfassung der Heizleistung ist ein Datenlogger von Ahlborn installiert. Die Temperaturaufzeichnung erfolgt mittels eines DTS-Messgeräts von AP Sensing. Die Messanordnung ist in einem Kofferanhänger fest installiert. Mit dem GEOsniff TRT PRO KIT steht uns eine zweite innovative TRT-Messmethode der Firma enOware GmbH zur Verfügung.

Bodenluftmessung: Es stehen mehrere Messgeräte zur quantitativen Bewertung der Bodengase sowie der Gaspermeabilität zur Verfügung: (1) Gasdurchlässigkeit mit Bodenluftpermeameter, (2) CO2, CH4, H2S, O2 mit AirTOX Bodenluftmessgerät, (3) Radon.

Vorortparameter: Bestimmung der Vorortparameter Dichte, Absetzmaß, Marsh-Zeit im Zuge einer Erdwärmesondenbohrung

Grundwasserstand: Mehrere Kabellichtlote zum Teil mit Temperatursensor. Automatische Drucksensoren inklusive Temperatursensor (Diver) zur kontinuierlichen Wasserstandsmessung

Pumpversuchseinrichtung: Verschieden Pumpen (z.T. mit Frequenzumrichter gesteuert) und Durchflussmesser zur Durchführung von Pumpversuchen.

Physikochemische Parameter im Grundwasser: Durchflussmesszellen zur Messung der physikochemischen Vorortparameter wie pH-Wert, Redoxpotential, Leitfähigkeit, Sauerstoff sowie Multiparametersonden für Druck, Temperastur und Sauerstoff

Klimastation: Klimastation zur Erfassung der Temperatur, Luftdruck, Windrichtung und Windgeschwindigkeit, Strahlung sowie Niederschlag

Probennahmegerät zur Entnahme von Thermalwasser aus Geothermieanlagen: Es steht ein Probennahmegerät zur Entnahme von Thermalwasser aus Geothermieanlagen zur Verfügung. Das Gerät ist für 120°C und 20bar ausgelegt und kann die Wasserproben während des Transports druck- und temperaturkonstant halten.